شفق قطبی در هر چهار قمر بزرگ مشتری که اقمار گالیله‌ای نامیده می‌شوند مشاهده شده است. این شفق‌ها می‌تواند در شناخت بیشتر جو این قمرها بسیار مفید باشد.
مشتری به لطف مدارگرد جونو و تصاویر اخیر که توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) گرفته شده است به دلیل شفق‌های دیدنی خود به خوبی شناخته شده است. مانند زمین، این نمایش‌های خیره کننده ناشی از تعامل ذرات باردار خورشیدی با میدان مغناطیسی و جو مشتری است. در طول سال‌ها، ستاره شناسان شفق‌های ضعیفی را در جو بزرگترین قمرهای مشتری (معروف به قمرهای گالیله‌ای) هم شناسایی کرده‌اند. اینها همچنین نتیجه برهمکنش، در این مورد، بین میدان مغناطیسی مشتری و ذرات سرچشمه گرفته از جو قمرها هستند.
به گزارش اورانوس و به نقل از یونیورستودی، تشخیص این شفق‌های ضعیف همیشه چالشی بوده است زیرا نور خورشید منعکس شده از سطح قمرها به طور کامل نشانه‌های نوری شفق‌ها را از بین می‌برد. در مجموعه‌ای از مقالات اخیر، گروهی به رهبری دانشگاه بوستون و کلتک (با حمایت ناسا) قمرهای گالیله‌ای را هنگام عبور از سایه مشتری رصد کردند. این رصدها نشان داد که در جو آیو، اروپا، گانیمد و کالیستو شفق‌های اکسیژن وجود دارند. به‌علاوه، این شفق‌های قطبی به رنگ قرمز تیره و تقریباً 15 برابر درخشان‌تر از الگوهای سبز آشنایی هستند که روی زمین می‌بینیم.
گروه تحقیقاتی دو پژوهش با نام‌های «شفق نوری اروپا، گانیمد و کالیستو» و «شفق نوری آیو در سایه مشتری» در 27 بهمن در مجله علوم سیاره‌ای منتشر کردند.
رصدهای این گروه داده‌های طیف‌سنج اشل با وضوح بالا (HIRES) رصدخانه کک را با طیف‌های وضوح بالا از تلسکوپ بزرگ دوچشمی (LBT) و رصدخانه نقطه آپاچی (APO) ترکیب کرد. این رصدها برای جلوگیری از تداخل نور خورشید که از سطح آنها منعکس می‌شود، برای رصد آیو، اروپا، گانیمد و کالیستو زمانی که وارد سایه مشتری می‌شوند زمان‌بندی شد. این داده‌ها اطلاعات ارزشمندی را در مورد ترکیب جو قمرها که شامل گاز اکسیژن (همانطور که انتظار می‌رفت) هم می‌شد را نشان داد.
کاترین دکلیر، استاد دانشگاه کلتک و نویسنده اصلی یکی از دو مقاله، در بیانیه مطبوعاتی رصدخانه کک توضیح داد:
این رصدها دشوار هستند زیرا در سایه مشتری قمرها تقریباً نامرئی هستند. نور ساطع شده از شفق‌های ضعیف آنها تنها تأییدی است که دقیقا تلسکوپ را به سمت مناسب نشانه رفته‌ایم. روشنایی رنگ‌های مختلف شفق به ما می‌گوید که جو این قمرها احتمالاً از چه چیزی تشکیل شده است. متوجه شدیم که اکسیژن مولکولی، درست مانند آنچه در اینجا روی زمین تنفس می‌کنیم، احتمالاً جزء اصلی جوهای یخ‌زده اقمار است.
هر چهار قمر گالیله‌ای شفق‌های اکسیژن مشابهی را نشان دادند، مشابه آنچه که ما در شفق قطبی شمالی و جنوبی اینجا روی زمین می‌بینیم. در مورد اروپا، گانیمد و کالیستو، محتوای اکسیژن جو آنها به دلیل فوتولیز است، فرآیندی که در آن یخ آب تصعید شده و توسط تشعشعات خورشیدی به گاز هیدروژن و اکسیژن تجزیه می‌شود. در مورد آیو، اکسیژن توسط دی اکسید گوگرد (که از آتشفشان‌های زیادی که سطح آن را پر کرده‌اند) ایجاد می‌شود که با تشعشعات خورشیدی در تعامل است تا مونوکسید گوگرد و عنصر اکسیژن را تشکیل دهد.
اما به دلیل اتمسفر بسیار نازک‌ترشان، این اکسیژن به رنگ قرمز تیره و (برای اروپا و گانیمد) در طول موج‌های فروسرخ می‌درخشد، که دومی برای چشم انسان غیرقابل تشخیص است. به دلیل فعالیت آتشفشانی آیو، نمک‌هایی مانند کلرید سدیم و کلرید پتاسیم نیز در جو وجود دارند که آنها نیز توسط تابش خورشیدی تجزیه می‌شوند. این منجر می‌شود که شفق‌های قطبی در آیو درخشش زرد-نارنجی (ناشی از سدیم) را منتشر کرده و در مادون قرمز (ناشی از پتاسیم) هم بدرخشند.
این اولین باری بود که ستاره‌شناسان این درخشش مادون قرمز را در جو این قمرها مشاهده کردند. علاوه بر این، اندازه‌گیری‌های جدید شواهد حداقلی از بخار آب را نشان می‌دهد که قبلاً تصور می‌شد عنصری در جو اروپا، گانیمد و کالیستو است. هر سه قمر دارای اقیانوس‌های درونی در زیر سطوح یخی خود هستند و حتی شواهدی قطعی وجود دارد که بخار آب در جو اروپا ممکن است ناشی از فعالیت ستونی لایه‌های درونی قمر باشد. تصور می‌شود که این ستون‌ها به اقیانوس درونی قمر یا مخازن مایع درون پوسته یخی آن متصل هستند.
رصدها همچنین نشان داد که چگونه میدان مغناطیسی متمایل شده مشتری باعث می‌شود که روشنایی شفق‌ها با چرخش غول گازی تغییر کند. انحراف این میدان، تقریباً 10 درجه از محور چرخش مشتری در مقایسه با انحراف 11 درجه زمین است، به این معنی است که قمرها در زمان‌های خاصی از مدارشان تعامل بیشتری را تجربه خواهند کرد. در نهایت، آنها همچنین متوجه شدند که چگونه جو قمرها به سرعت به تغییرات دمایی ناشی از انتقال بین قرار گرفتن در معرض نور خورشید و عبور از زیر سایه مشتری واکنش نشان می‌دهند. کارل اشمیت، استاد نجوم در دانشگاه بوستون و نویسنده اصلی مقاله دوم گفت:
سدیم آیو در عرض 15 دقیقه پس از ورود به سایه مشتری بسیار کم‌نور می‌شود، اما چند ساعت طول می‌کشد تا پس از قرار گرفتن زیر نور خورشید، شروع به تابش کند. این ویژگی‌های جدید برای درک شیمی جو آیو واقعاً روشنگر هستند. خیلی خوب است که کسوف‌های مشتری آزمایشی طبیعی برای یادگیری چگونگی تأثیر نور خورشید بر جو آیو ارائه می‌دهد.
این آخرین رصدها هیجان را به آنچه در حال حاضر زمینه‌ی تحقیقاتی بسیار هیجان انگیزی است اضافه کرده است. در سال‌های آتی، آژانس‌های فضایی کاوشگرهای رباتیک بیشتری را به اروپا و گانیمد خواهند فرستاد، Europa Clipper ناسا و کاوشگر قمر یخی(JUICE) عسا. این ماموریت‌ها پروازهای متعددی را از این قمرها انجام می‌دهند، داده‌هایی را در مورد ترکیبات جو و سطوح آنها جمع‌آوری می‌کنند، و تلاش می‌کنند نشانه‌هایی از حیات احتمالی در فضای داخلی آنها را شناسایی کنند (نشانهای زیستی). دیدن این شفق‌های قرمز درخشان از نزدیک بسیار شگفت‌انگیز خواهد بود.
